20世紀(jì)80年代以來，全球山地冰川加速融化，我國(guó)山地冰川也正在經(jīng)歷強(qiáng)烈消融，冰川徑流總體呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。冰川加速融化是否會(huì)促進(jìn)儲(chǔ)存在底部的溫室氣體釋放至大氣，以及冰川退縮后融水系統(tǒng)是否會(huì)釋放或吸收溫室氣體，抑或是冰川融水橫向遷移過程會(huì)對(duì)下游補(bǔ)給區(qū)水生生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)帶來怎樣的影響？這些科學(xué)問題在中、低緯度山地冰川鮮有報(bào)道，需要進(jìn)行基礎(chǔ)性監(jiān)測(cè)和深入研究。?

基于此，中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)與凍土工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜志恒副研究員聯(lián)合北京師范大學(xué)、蘭州大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院大學(xué)等單位科研人員，選取我國(guó)祁連山最大的大陸性冰川——老虎溝12號(hào)冰川作為研究對(duì)象（圖1）。首次對(duì)我國(guó)山地冰川不同消融季節(jié)冰川末端冰洞、冰川融水中甲烷和二氧化碳濃度及其同位素等指標(biāo)開展了原位在線監(jiān)測(cè)。

研究結(jié)果顯示，冰川末端冰洞內(nèi)存在較高的甲烷累積現(xiàn)象（高達(dá)5.7　ppm，比大氣中甲烷濃度高約3倍），對(duì)應(yīng)于較低的二氧化碳濃度（低至168　ppm，比大氣中二氧化碳濃度低約2.5倍），數(shù)據(jù)表明冰川消融伴隨著甲烷的排放和二氧化碳的吸收（圖2）。此外，研究發(fā)現(xiàn)，冰川末端融水亦存在甲烷的排放（3.7－108.3?μmol　m^－2　day^?1）和二氧化碳（?65.76?8.32　mmol　m^?2　day^?1）的吸收現(xiàn)象。值得關(guān)注的是，冰川融水中甲烷的排放和二氧化碳的吸收隨著融水向下游遷移，甲烷的排放和二氧化碳的吸收表現(xiàn)出減弱的特點(diǎn)。

同位素研究結(jié)果表明，甲烷的生成主要?dú)w于乙酸發(fā)酵型，但是熱成因甲烷生成方式并不能排除。本研究強(qiáng)調(diào)，山地冰川如同一個(gè)個(gè)“煙囪”正在向大氣排放甲烷，但是與高緯度極地地區(qū)發(fā)育的大冰川相比，其濃度和通量大小處于“中等水平”。特別是中低緯度地區(qū)，山地冰川位于高海拔的冰川退縮區(qū)，溫室氣體排放后與大氣中溫室氣體快速混合，如何準(zhǔn)確并系統(tǒng)化地監(jiān)測(cè)山地冰川溫室氣體排放量是目前最大的挑戰(zhàn)。

該研究成果為更好地認(rèn)識(shí)山地冰川融水區(qū)以及下游河流或溪流溫室氣體排放之間的關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。研究證實(shí)了山地冰川消融過程中伴隨著甲烷的排放和二氧化碳的吸收；未來仍需進(jìn)一步加強(qiáng)冰川消融與溫室氣體源匯過程研究，特別是隨著冰川不斷加速消融，冰川及融水系統(tǒng)溫室氣體源匯如何變化、未來溫室氣體排放量級(jí)等科學(xué)問題亟需進(jìn)一步研究。

該成果以Characteristics　of　methane　and　carbon　dioxide　in　ice　caves　at　a　high－mountain　glacier　of　China為題發(fā)表在期刊Science　of　the　Total　Environment。西北研究院杜志恒副研究員為第一作者，北京師范大學(xué)王磊博士后為通訊作者。該研究獲國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)項(xiàng)目和冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主項(xiàng)目等聯(lián)合資助，以及祁連山冰凍圈與生態(tài)環(huán)境綜合觀測(cè)研究站的支持。

論文鏈接：https：／／www．sciencedirect．com／science／article／pii／S0048969724042220

圖1．祁連山老虎溝12號(hào)冰川末端冰洞與裸露地貌特征

圖2．不同時(shí)期冰洞內(nèi)甲烷、二氧化碳濃度和其同位素特征